(57)【要約】【課題】  塩害耐食性に優れた燃料タンクあるいは燃料パイプを提供する。【解決手段】  質量％で、Ｃｒ：９．０〜２５．０％を含有する鋼板もしくは鋼管を素材として成型した燃料タンクあるいは燃料パイプであって、塩害環境に曝される表面に開口量が０．３ｍｍ以下または奥行が０．５ｍｍ以上の隙間構造部位を有し、当該構造の開口部に対して、樹脂塗料あるいは金属粉末含有塗料を塗装して開口部を封塞したことを特徴とする塩害耐食性に優れた燃料タンクあるいは燃料パイプ。また、前記樹脂塗料がイソシアネート系樹脂から成ることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃｒ：９．０〜２５．０％を含有する鋼板もしくは鋼管を素材として成型した燃料タンクあるいは燃料パイプであって、塩害環境に曝される表面に開口量が０．３ｍｍ以下または奥行が０．５ｍｍ以上のいずれか１つ以上を満たす隙間構造部位を有し、当該構造の開口部に対して、樹脂塗料を塗装して開口部を封塞したことを特徴とする塩害耐食性に優れた燃料タンクあるいは燃料パイプ。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂塗料が、イソシアネート系樹脂から成ることを特徴とする塩害耐食性に優れた燃料タンクあるいは燃料パイプ。
【請求項３】
質量％で、Ｃｒ：９．０〜２５．０％を含有する鋼板もしくは鋼管を素材として成型した燃料タンクあるいは燃料パイプであって、塩害環境に曝される表面に開口量が０．３ｍｍ以下または奥行が０．５ｍｍ以上のいずれか１つ以上を満たす隙間構造部位を有し、当該構造の開口部に対して、不可避的不純物を除く実質的成分がＺｎ，Ａｌ，Ｍｇの１種または２種以上から成る平均粒径１〜１００μｍの金属粉末と樹脂から成り、質量％で金属含有量が７５％以上となる金属粉末含有塗料を塗装して開口部を封塞したことを特徴とする塩害耐食性に優れた燃料タンクあるいは燃料パイプ。
【請求項４】
請求項３に記載の金属粉末含有塗料の樹脂が、イソシアネート系樹脂から成ることを特徴とする塩害耐食性に優れた燃料タンクあるいは燃料パイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩害環境における耐食性に優れた自動車用や自動二輪用のステンレス鋼を素材とした燃料タンク、燃料パイプといった燃料系部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今の環境保護ニーズやライフサイクルコスト低減のニーズから、燃料タンクや燃料パイプなどの燃料系部品でも燃料透過防止性、長寿命化といった特性が要求される。
自動車用の燃料タンクあるいは燃料パイプには、米国の法規制で１５年間もしくは１５万マイル走行の間の寿命保証が義務付けられ、これを満たすための燃料系部品が、めっき鋼材、樹脂、ステンレス鋼の３素材について開発されてきている。自動二輪についても長寿命化や塗装省略のニーズから、従来のめっき鋼材をステンレス鋼に転換する試みがなされてきている。
【０００３】
めっき鋼材、樹脂、ステンレス鋼の３素材のうち、樹脂についてはリサイクル性が問題であり、めっき鋼材については将来普及される可能性が高いバイオ燃料に対する耐久性が懸念される嫌いがある。一方、ステンレス鋼に関しては、鉄系素材としてのリサイクル容易性やバイオ燃料に対する十分な耐食性を有する利点があり、既に燃料パイプ用の素材として実用化されてきている。
【０００４】
しかしながら、ステンレス鋼の短所は、現時点では塩害環境における耐食性が必ずしも十分とは言えないと評価されている点にある。すなわち、融雪塩に曝される場合を模擬した実験室促進試験において、ＳＵＳ４３６Ｌなどのフェライト系ステンレス鋼では隙間構造部において隙間腐食が生じ、ＳＵＳ３０４Ｌなどのオーステナイト系ステンレス鋼では溶接部などで応力腐食割れが生じるとの問題がある。
【０００５】
この問題を克服するため、いくつかの防食技術が開発されてきた。
例えば特許文献１では、ＳＵＳ４３６を素材としてプロジェクション溶接を用いて組み立てた給油管にカチオン電着塗装を施す製造方法が開示されている。
また特許文献２では、フェライト系ステンレス鋼板を素材として成形された燃料タンクあるいは給油管の表面にカチオン電着塗膜を形成したり、溶接部にジンクリッチ塗膜を形成した後に表面全体にカチオン電着塗膜を形成するなどの防食方法が開示されている。
あるいは特許文献３では、フェライト系ステンレス鋼を素材として成形した燃料タンクや給油管に特定組成のＺｎ含有塗料を塗布する方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、カチオン電着塗装は被塗物を塗料溶液に浸漬して電着させる方法であり、燃料タンクのように大きな浮力が生じるものに対しては適用困難であるとの問題がある。また、隙間開口量が小さく奥行きが大きい形状の隙間に対しては、必ずしも十分な防食効果が得られない問題もある。一方、ジンクリッチペイントやＺｎ含有塗料に関しては、塗料が高価であるという経済性の問題があり、燃料タンクのような大型部品を全面塗装するとコスト高となる。
【特許文献１】特開２００２−２４２７７９号公報
【特許文献２】特開２００３−２７７９９２号公報
【特許文献３】特開２００４−１１５９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、リサイクル性に優れバイオ燃料に対する内面耐食性には何ら問題のないステンレス鋼を素材とした燃料タンク、燃料パイプといった燃料系部品を提供することを目的とするものであり、ステンレス鋼製であるが故に弱点となる塩害耐食性、特に隙間腐食に対する抵抗性を改善させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、実際の燃料タンクあるいは燃料パイプを塩害腐食試験に供し、腐食状況を詳細に観察した。その結果、隙間構造部の腐食損傷が激しいことを確認したが、全ての隙間部で同程度の損傷を受けるわけではなく、激しく損傷する部位はある特定の狭隙間構造部位に限られるとの特徴を見出した。
その後、隙間構造の形状を種々変化させた実験を行い、激しい隙間腐食が生じる場合と殆ど腐食が成長しない場合を分ける限界の隙間構造条件が存在するこを知見した。これによって、隙間腐食の対策を講ずるべき部位と講ずる必要のない部位を峻別することができるようになった。
そして、隙間腐食対策について種々検討を行った結果、問題を起こす狭隙間に対しては隙間開口部を封塞するのが最も有効であることを知見し、封塞の手法を具体化した。
【０００９】
本発明は前記知見に基づいて構成したものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）質量％で、Ｃｒ：９．０〜２５．０％を含有する鋼板もしくは鋼管を素材として成型した燃料タンクあるいは燃料パイプであって、塩害環境に曝される表面に開口量が０．３ｍｍ以下または奥行が０．５ｍｍ以上のいずれか１つ以上を満たす隙間構造部位を有し、当該構造の開口部に対して、樹脂塗料を塗装して開口部を封塞したことを特徴とする塩害耐食性に優れた燃料タンクあるいは燃料パイプ。
（２）前記（２）に記載の樹脂塗料が、イソシアネート系樹脂から成ることを特徴とする塩害耐食性に優れた燃料タンクあるいは燃料パイプ。
（３）質量％で、Ｃｒ：９．０〜２５．０％を含有する鋼板もしくは鋼管を素材として成型した燃料タンクあるいは燃料パイプであって、塩害環境に曝される表面に開口量が０．３ｍｍ以下または奥行が０．５ｍｍ以上のいずれか１つ以上を満たす隙間構造部位を有し、当該構造の開口部に対して、不可避的不純物を除く実質的成分がＺｎ，Ａｌ，Ｍｇの１種または２種以上から成る平均粒径１〜１００μｍの金属粉末と樹脂から成り、質量％で金属含有量が７５％以上となる金属粉末含有塗料を塗装して開口部を封塞したことを特徴とする塩害耐食性に優れた燃料タンクあるいは燃料パイプ。
（４）前記（３）に記載の金属粉末含有塗料の樹脂が、イソシアネート系樹脂から成ることを特徴とする塩害耐食性に優れた燃料タンクあるいは燃料パイプ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によって、塩害耐食性に優れた燃料系部品が提供できるので、産業上の効果は大きい。
なお、本発明は燃料タンクと燃料パイプの個別部品のみに限定されるものではなく、外面塩害環境に曝される自動車用あるいは自動二輪用の部品において、規定の必要条件を満たすステンレス鋼が適用される全ての部材および部品に適用可能であり、例えば燃料タンク吊り下げバンドにおいても本発明が適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
先ず、本発明における燃料系部品用の素材としては、Ｃｒ：９〜２５％を含有する鋼板あるいは鋼管とする。Ｃｒは素材の耐食性を支配する主要元素であり、９％を下回ると耐食性が不十分となる。一方、Ｃｒは固溶強化元素であり２５％を超えて含有させると、素材の延性が劣化して十分な冷間加工性が得られなくなる。このため、素材のＣｒ含有量は９〜２５％に限定する。Ｃｒ以外の合金元素、例えばＮｉ，Ｍｏ，Ｃｕなどについては、公知の技術に従って適宜含有させて良い。ただし、これらの元素を含有させる場合でも、Ｃｒ量としては前記範囲を満たすことを必要条件とする。
【００１２】
前記のＣｒを含有する鋼板あるいは鋼管は、プレス加工、曲げ加工、拡管，絞り加工といった冷間での塑性加工やシーム溶接、スポット溶接、プロジェクション溶接といった溶接やろう付け、あるいは金具の取り付けなどの通常の成型、組立工程を経て燃料タンクあるいは燃料パイプに成型されるが、この成型が完了した後の燃料タンクあるいは燃料パイプにおいて、塩害環境に曝された場合に激しく損傷する隙間構造部位は、特定形状を有する隙間部である。
【００１３】
隙間腐食は、隙間構造内部に塩分が侵入することによって生起するが、塩分量がある限界量を超えて蓄積されない限り腐食が成長していくことはない。換言すれば、激しい隙間腐食は成長段階の腐食であり、これを支配するのは隙間内塩分量で、この隙間内蓄積塩分量が成長に必要な限界量を超えることによって激しい隙間腐食に至るのである。したがって、隙間内蓄積塩分量を限界値以下に抑制されれば隙間腐食の問題は回避されることになる。
【００１４】
この隙間内塩分蓄積挙動は隙間形状に支配され、開口量が大きく奥行きが小さいほど、一旦隙間内部に塩分が侵入しても排出され易く隙間内部には蓄積され難い。この結果として、このような隙間では微小な隙間腐食は生起されるが、容易に再不働態化されるため成長することはない。一方、開口量が小さく、奥行きも大きい隙間では塩分が排出され難く蓄積される一方であるため、成長性隙間腐食が進展することになる。
【００１５】
この２つの現象を分ける限界の隙間形状は、開口量として０．３ｍｍ、奥行として０．５ｍｍであり、開口量が０．３ｍｍ以下、奥行が０．５ｍｍ以上、のいずれかの条件を満たす隙間構造部位で成長性隙間腐食が進展するのである。したがって、この条件に該当する隙間部に対しては防食対策が必要となる。
【００１６】
なお、ここで言う隙間開口量とは、最小単位厚みが１０μｍの幅５ｍｍの金属箔を０．５ｍｍの侵入深さで隙間内に挿入する方法で測定された侵入可能金属箔厚みと、隙間部の任意断面における顕微鏡観察で求められる開口部間隙量の、いずれか小さい方の値として定義する。
隙間奥行きは、隙間部に幅５ｍｍ厚み１０μｍの金属箔の侵入可能深さと、当該隙間部任意断面の顕微鏡観察で求められる開口部から隙間最奥部までの距離の、いずれか大きい方の値として定義する。
【００１７】
隙間腐食を成長させる構造の隙間部に対して施す防食方法としては、隙間開口部を封塞するのが最も有効であり、簡便な方法として樹脂を塗装する方法が挙げられる。
本発明で用いる樹脂としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂など任意のものを許容するが、燃料タンクや燃料パイプに適用されるステンレス鋼表面に対して十分な密着性を発揮することを必要条件として付帯させるものとする。
密着性の判断条件としては、所定温度に保持した５％ＮａＣｌ水溶液中に７日間浸漬したのち、ＪＩＳ  Ｋ５４００に準拠した碁盤目テープ剥離試験で評価するものとし、少なくとも４０℃以上の条件で塗膜剥離がないことを必要条件として規定する。
【００１８】
この条件を満たす樹脂としては、イソシアネートが望ましい。イソシアネートはポリオールや水などの水酸基を有する化合物との重合反応によって硬化する。不可避的に鋼表面に吸着して存在する水分が重合反応で消費されるため、高度の密着性が得られる利点がある。また、大気中の湿気と重合して硬化するため、湿度や温度を高めて硬化を促進することができるため、生産性の観点からも好ましい。
【００１９】
さらに、前記樹脂に適宜選定される防錆目的あるいは塗膜強度向上目的の顔料成分を含有させて用いるのが望ましい。本発明で提起する望ましい形態の１つとしては、防錆を目的としてＺｎ，Ａｌ，Ｍｇの１種または２種以上から成る平均粒径１〜１００μｍの金属粉末を含有させたものを用い、質量％で金属含有量が７５％以上となる塗膜を形成させて隙間開口部を封塞するものとする。
【００２０】
これら金属は、隙間内部に対してカソード防食効果を奏する。特にＺｎは、カソード防食効果に加えて自己腐食によって生じる塩基性炭酸亜鉛がｐＨをアルカリ域まで上昇させるので、Ｚｎの錆汁が展開される隙間内部での腐食を抑制できる効果を奏する。このためＺｎは最も有用な金属である。これら金属は、単一金属としての粉末が混合された状態で塗料に含有せしめるのが常套であるが、２種以上の単一金属の合金粉末の状態で塗料に含有されても良い。
【００２１】
隙間開口部に形成された金属粉末含有塗膜によって隙間内部をカソード防食するには、塗膜中の金属粉末と隙間内部が電気的に導電している状態でなければならない。この条件を満たすための金属粉末含有量は、塗膜に対し質量％で７５％以上である必要がある。
含有される金属粉末のサイズは、平均粒径として１〜１００μｍが適正であり、大き過ぎると塗装作業性が低下し、小さすぎると金属粉末の消耗が早く防食効果が低下する。望ましい金属粉末サイズは２〜２０μｍである。
前記した樹脂あるいは顔料を含有する樹脂塗料を用いた隙間開口部封塞方法としては、特に限定するものではなく、スプレー塗装や刷毛塗りなど通常用いられる方法を適用すればよい。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
ＳＵＳ４３６Ｌの板厚０．８ｍｍの鋼板から、燃料タンクのフランジ部の構造を単純化した図１に示す形状のシーム溶接試験片を作製した。溶接に当たっては、隙間部に予めスペーサーを挿入し溶接後にスペーサーを抜き取る等の工夫を施して隙間開口量を変化させた。また、２枚の板の重なり代を変えて隙間奥行きを変化させた。
このようにして作製した試験片に、イソシアネート樹脂あるいはエポキシ樹脂もしくはイソシアネート樹脂またはエポキシ樹脂と、表１の組成の金属粉末（塗膜中金属分含有量は８０％）を含有する塗料を、隙間外の溶接熱影響部に対してスプレー塗装した後、同一塗料を隙間開口部に刷毛塗りして開口部を封塞した。
【００２３】
図１（ (a)図のＡ−Ａ′断面を (b)図に示す）において、１は２枚の供試材鋼板、２は溶接熱影響部に対して塗装した塗膜で、３は供試材１の溶接部、４は隙間開口部を封塞した塗膜である。塗装後のサンプルは端面部をシールした後、腐食試験に供した。
腐食試験としては、タンク外面の塩害環境を想定し、ＪＡＳＯモードの複合サイクル試験（５％ＮａＣｌ溶液噴霧，３５℃，２時間→強制乾燥，６０℃，４時間→湿潤９０％ＲＨ，５０℃，２時間）を３００サイクルにわたって実施した。
【００２４】
試験終了後、溶接隙間内部の局部腐食の程度を評価した。合せて隙間外部の溶接熱影響部の局部腐食状況についても評価した。局部腐食深さの元板厚に対する割合が２０％以下であれば良好（◎）と評価し、２０％から６０％の範囲にあれば一応合格（○）と評価し、６０％を超える場合は不合格（×）と評価した。試験条件および結果を表１に示す。
【００２５】
表１で示すように、 No.１〜８の本発明では、隙間内部の防食が達成できている。
一方、比較例 No.１０１〜１０８では隙間内の局部腐食を防止できていない。また、比較例 No.２０１は、無塗装のため、隙間内部のみならず隙間外の溶接熱影響部の局部腐食問題も抱えることになる。比較例 No.２０２、２０３は、無塗装であるにもかかわらず隙間の開口量と奥行きが共に本発明の範囲を外れており、塩分が隙間内に蓄積され難かったため、隙間内の局部腐食は合格レベルに到達し得たが、隙間外の熱影響部で激しい腐食損傷が生じたため総合的には不適当である。
【００２６】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】燃料タンクのフランジ部分を模擬した試験片の形状寸法を示す図であり、（ｂ）図は  （ａ）図のＡ−Ａ′断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１：２枚の供試材鋼板
２：溶接熱影響部に対して塗装した塗膜
３：供試材１の溶接部
４：隙間開口部を封塞した塗膜
【図１】
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